[发明专利]一种介孔印迹TiO2的制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于半导体光催化剂领域，具体涉及一种含有有机污染物分子印迹的介孔二氧化钛(TiO₂)制法和用途。 

背景技术

随着环境污染的日益严重，环境污染物已引起了全球的关注。环境污染物的处理方法有很多，有生物法(活性污泥法等)、物理法(吸附等)、化学法(催化氧化法、电化学氧化法等)等。但是随着环境污染物种类的增多，有些有机污染物采用传统的方法难以除尽，尤其是那些低浓度高毒性的有机物质。因而探索治理这类污染物的新材料和方法已经成为环境科学家研究的热点问题。 

近三十年来，随着纳米技术的飞速发展，光催化技术得到了更广泛的应用。常用的光催化剂一般为金属氧化物或硫化物半导体，如TiO₂，WO₃，ZnO，ZnS，CdS等，其中二氧化钛光催化剂具有热稳定性好、氧化能力强和高催化活性、安全、低毒、低成本等优点，是半导体光催化领域最有开发前途的绿色环保催化剂之一。但是TiO₂光催化剂在实际应用中却受到了限制。TiO₂半导体的带隙较宽(3.2eV)，只能吸收波长为387nm以下的紫外光，而其占太阳光比例低(仅占3％-5％)，因此太阳能的利用效率仅在1％左右，难以处理量大且浓度大的工业废水，光激发产生的电子与空穴容易复合，导致光量子效率很低。而且普通方法制备的纳米TiO₂光催化剂，由于没有孔结构，光催化活性较弱。针对这些不足，研究者做了大量的工作来改善普通TiO₂光催化剂的光催化活性。 

中国专利(申请号201110001601.0)以三嵌段共聚物聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇(P123)为模板剂，钛酸四丁酯为钛源，以含硼、氮或三价钛的化合物作为含掺杂元素的前躯体合成了一种掺杂介孔二氧化钛光催化剂，该催化剂在可见光下有较高的光催化活性，能够快速降解染料废水中的有机污染物。中国专利(申请号200610018843.X)合成了一种碳掺杂介孔二氧化钛可见光光催化剂，该催化剂比表面积达126m²/g，在可见光下具有高的光催化活性，合成路线简单，实用性强。 

这些技术虽然可以提高TiO₂光催化剂的光催化活性，但是对污染物没有选择性，高浓度(往往毒性低)的污染物会迅速在其表面达到饱和吸附而被优先降解，而与之共存的低浓度高毒性的有机污染物(如环境内分泌干扰物)的光催化降解受到抑制而得不到有效治理。因此，如何实现对低浓度高毒性有机污染物的优先降解，是急需解决的一道难题。 

发明内容

针对已有技术中存在的缺点，本发明提供了一种具有选择性降解能力的介孔印迹TiO₂光催化剂的制备方法。本发明的目的是将介孔TiO₂的高比表面积和高光催化活性与分子印迹的高选择性相结合，用分子印迹修饰介孔TiO₂，得到高催化活性和高选择性的光催化剂。该方法制备的介孔印迹TiO₂纳米颗粒以锐钛矿晶形存在，图1是本发明合成出的介孔印迹Ti0₂的XRD图。本发明合成出的介孔印迹TiO₂由小颗粒堆积成了介孔结构，孔径范围在10-16nm；图2是本发明合成出的介孔印迹TiO₂的等温吸附线。本发明合成出的介孔印迹TiO₂比表面积大，是商业P25的2-3倍。本发明合成的介孔印迹TiO₂能高效选择性降解有机污染物。 

本发明提供的技术方案如下： 

1、第一步，将0.5-2g模板剂溶于20-30ml无水乙醇中，搅拌使其完全溶解。 

2、第二步，将0.2-3ml钛源物质加入到第一步所得的溶液中，搅拌10min。 

3、第三步，向第二步所得的溶液中加入0.1-2g目标污染物分子，继续搅拌1-5h。 

4、第四步，将第三步所得的溶液转移至培养皿中，在室温下自然蒸发24小时。 

5、第五步，将所得到的黄色凝胶放入烘箱中40℃-80℃干燥，得到白色固体。 

6、第六步，将干燥的白色固体放入马弗炉中400℃-450℃焙烧2-5h，升温速率为2-5℃/min，所 得到的白色粉末即为介孔印迹TiO₂。